生物学的分子の合成と分解に不可欠な化学反応:
合成(アナボリズム):
* 脱水合成: これは、より小さなモノマーから大きな分子を構築するための主要な反応です。水は副産物として除去されます。
* 例:
* 炭水化物: 単糖類が結合して、二糖類と多糖類を形成します(たとえば、グルコース +フルクトース→スクロース +水)。
* タンパク質: アミノ酸が結合してポリペプチドを形成します(例:グリシン +アラニン→ジペプチド +水)。
* 脂質: 脂肪酸とグリセロールが結合して、トリグリセリド(グリセロール + 3脂肪酸→トリグリセリド + 3水など)を形成します。
* 核酸: ヌクレオチドは結合してDNAとRNA(例えば、アデニン +リボース +リン酸→AMP)を形成します。
* 酸化還元反応: これらの反応には、エネルギー生産と生合成によく使用される電子の伝達が含まれます。
* 例:
* 光合成: 植物は光エネルギーを使用して二酸化炭素を糖に減らし、副産物として酸素を放出します。
* 細胞呼吸: グルコースは酸化されてエネルギー(ATP)を生成し、酸素を水に減らします。
内訳(異化):
* 加水分解: これは脱水合成の逆であり、水を加えることで大きなポリマーを小さなモノマーに分解します。
* 例:
* 炭水化物: 二糖類と多糖類は単糖に分解されます(たとえば、スクロース +水→グルコース +フルクトース)。
* タンパク質: ポリペプチドはアミノ酸に分解されます(例:ジペプチド +水→グリシン +アラニン)。
* 脂質: トリグリセリドは、脂肪酸とグリセロールに分解されます(たとえば、トリグリセリド + 3水→グリセロール + 3脂肪酸)。
* 核酸: DNAとRNAは、ヌクレオチドに分解されます(例:AMP→アデニン +リボース +リン酸)。
* 酸化反応: これらの反応には、電子の喪失が含まれ、しばしばエネルギーを放出します。
* 例:
* 細胞呼吸: グルコースは酸化されてエネルギー(ATP)を生成します。
* 脂肪酸酸化: 脂肪酸はアセチルCoAに分解され、エネルギー生産のためにクエン酸サイクルに入ります。
その他の重要な反応:
* リン酸化: 分子へのリン酸基の添加、多くの場合、エネルギー移動と分子の活性化に関与します。
* 例: ATPは、ADPのリン酸化によって形成される重要なエネルギーキャリアです。
* 異性化: 分子内の原子の再配列は、異なる構造異性体につながります。
* 例: グルコースは、異性化によりフルクトースに変換できます。
* 凝縮反応: 2つの分子が結合して、より大きな分子を形成し、小分子、しばしば水を除去します。
* 例: アミノ酸からのペプチドの形成には、凝縮反応が含まれます。
次のことに注意することが重要です:
*これらの反応は高度に調節されており、特定の細胞区画内で発生します。
*酵素は、これらの反応を触媒する上で重要な役割を果たし、生物学的条件下で速い速度で発生します。
*これらの反応は相互に接続されており、しばしば生物学的プロセスのバランスを維持するために協力します。
このリストは、生物学的分子の合成と分解のための重要な化学反応の一般的な概要を提供します。詳細については、生体分子の各クラスに関連する特定の経路と反応を探ることができます。